SOD的研究进展综述.doc

超氧化物歧化酶的研究进展
学生：杨青青
生命科学院10级研究生
摘 要：超氧化物歧化酶是一种广泛存在于生物体内各个组织中的重要金属酶，是一种能够特异性清除机体代谢过程中产生的自由基的抗氧化酶，近年来成为化学、生物学、医学、日用化工、食SOD外，有科学家最近又发现了两种新的SOD，一种是含镍酶即Ni-SOD，一种是含铁和锌的酶即Fe /Zn-SOD。它们均为四聚体，且它们之间没有免疫交叉反应。
1. 2　SOD的来源
1. 2. 1　动物源SOD
动物血(原多从牛血中提取)中SOD不仅含量丰富，且提取和纯化较方便成本低，红细胞膜易破，用常规分离纯化方法可获得高纯度的SOD[10]。经过采血、取血球、丙酮沉淀、热处理、透析、上柱、浓缩、冷冻干燥而成，可作为药用。
1. 2. 2　植物源SOD
自1997年欧盟禁止使用动物提取SOD，从植物中提取SOD就成了一个很重要的来源。植物来源SOD为Cu /Zn-SOD，是从鲜叶茎中提取的一种极好的水溶性蛋白利于人体吸收[11]。该途径解决了从动物血液中提取的SOD存在病毒交叉感染的弊端。因此，从植物中提取的SOD安全性很高，避免了可能发生的交叉感染，且具有明显的社会和经济效益，市场前景广阔。
1. 2. 3　酶法生产SOD
由于微生物发酵法生产SOD不受季节、气候和地域的限制，具有生产周期短、产量高、成本低、能大规模生产等特点，近年来得到了迅速的发展。菌种是发酵生产酶制剂的重要条件，可考虑筛选或选育能在极端条件下如嗜热、耐酸、耐碱、抗压等条件生长的SOD生产菌。必要时还可采取诱导手段，如用5-溴尿嘧啶诱导酵母SOD表达活性效果明显，可以在此基础上继续试验，以筛选酵母SOD高产菌株[12]。目前开发用于SOD发酵生产的菌种有酵母株Y-22，SIPI-215y，ZDF-48；嗜热栖热菌ATCC27634；嗜热脂肪芽孢杆菌BS211-15；SOD高产菌株BIT-8701等；另外，还有大肠埃希菌、乳酸杆菌等。
2 SOD 的结构和性质
同类SOD 在进化上的保守性及其结构上的同一性
近10 年来，通过对已完成的全部氨基酸序列分析结果的比较研究，发现不同来源的Cu/Zn-SOD在氨基酸序列上有较高同源性，且理化性质相似，而不同来源的Mn-SOD和Fe-SOD也有较高的aa同源性和相似的理化性质[13]，它们可能分别由两种原始酶进化而来，但是它们有明显的差异氨基酸以及对的敏感性[14]，同一类SOD不仅在进化上有高度的保守性，而且结构上也有高度的同一性。
Fe-SOD和Mn-SOD在空间结构上与Cu/Zn-SOD不同，较高程度的α-螺旋而较少β-折叠。结合底物O2-的是一个椭圆形的“口袋”，为15×9×A。口袋外缘一边是由T135，G136，A138和G139组成，另一边则由G59，P60，H61及F62和N63组成。K134 和R141的侧链组成口袋两侧。Cu，Zn和D81，H118，H44，H78，H69组成口袋底部。在这个活性中心，Cu与4个His的咪唑环N原于形成近四方平面的配位结构。Cu和Zn之间通过共同连接一个H61而形成“咪唑桥”。
在Cu/Zn-SOD，Cu接近于溶剂，Zn被包埋于疏水内部。在Cu离子上还结合有1分子H2O，铜为5配位的铜。
在Fe-SOD中，除His残基参与金属辅基的配位外，还有Trp残基与Fe形成配位。ESR和NMR研究揭示， Fe-SOD和Mn-SOD中的金属离子是处于高自旋态的Fe3+和Mn3+。天然SOD活性中心金属配位结构见图1，Cu/Zn—SOD 酶活性中心结构见图2。
SOD的理化性质
SOD的等电点偏酸性，为酸性蛋白，在酶分子上共价连接金属辅基，因此SOD对热、pH 值和蛋白水解酶的稳定性比一般酶要高。三种SOD的主要理化性质 见表1[15]。
SOD对氰化物和H2O2的敏感性
所有的CuZn-SOD对氰化物敏感，只有1mmol/L-2mmol/L的氰化物浓度即使其活性完全丧失，而Mn-SOD和Fe-SOD却不被氰化物抑制。长时间用过氧化氢处理可使CuZn-SOD和Fe-SOD失活，而Mn-SOD不受影响。
SOD的吸收光谱特性
CuZn-SOD具有独特的紫外吸收光谱。由于色氨酸和酪氨酸的含量较低，它在280 nm处并没有最大吸收峰。CuZn-SOD的可见光最大吸收波长都在680 nm左右， 这反映了酶分子中Cu2+的光学特性。
SOD稳定性及影响因素
PH、热、蛋白酶的影响：～，～pH11间能稳定存在。，CuZn-SOD中95%的Zn要脱落，，SOD的构象会发生不